在MRI梯度控制系統(tǒng)中，以高精度驅(qū)動線圈，響應通過一個高性能接收通道進行測量。通常，環(huán)路的最弱部分決定系統(tǒng)的最終性能。以前的系統(tǒng)采用多個并聯(lián)的高分辨率DAC進行設計，對DAC輸出求均值可以降低誤差并提高絕對性能。AD5791在單個器件中提供高精度1 ppm DAC功能，因此無需使用其它技巧來達到精度目標。然而，DAC不是信號鏈中的唯一器件，因此必須注意環(huán)路中的其它器件。

　　DAC提供無緩沖的電壓輸出，DAC電阻為3.4kΩ。電阻梯的約翰遜噪聲是7.5nV/?Hz電壓噪聲密度的主要部分。為了緩沖DAC輸出，需要一個放大器來最終驅(qū)動系統(tǒng)中梯度放大器的高壓功率級。高頻噪聲很容易通過RC濾波器消除，但濾除低頻噪聲(通常用0.1 Hz至10 Hz的1/f噪聲表示)必然會影響系統(tǒng)的直流性能。最大程度地消除低頻噪聲的最有效方法是使用一個絕不會引入這種低頻噪聲成分的電路。整個系統(tǒng)的最大容許低頻噪聲誤差的指導標準是0.1 x 所需的LSB電平。對于這一特定應用，基于20μV的LSB電平，最大誤差為2 μVp-p。最合適的放大器是AD8671，它是OP27/37的后續(xù)版本，1/f噪聲非常出色，僅有77 nVp-p，對整個信號鏈的噪聲貢獻極小。使用AD8671作為DAC基準輸入端的緩沖放大器和DAC輸出級的緩沖器時，系統(tǒng)僅增加220nVp-p的噪聲。這一數(shù)值與DAC的0.8μVp-p噪聲貢獻相加，得到的噪聲電平遠低于所需最大電平2.0 μVp-p。

　　該應用的另一個重要特性是系統(tǒng)的漂移性能。由于信號是在低頻進行測量和控制，因此漂移被視為低頻噪聲。單通道AD8671和雙通道AD8672也是推薦使用的放大器，能夠?qū)⑵菩阅鼙３衷谒璺秶鷥?nèi)。單通道AD8671的最大溫漂為0.5 μV/°C，這會貢獻0.025 ppm/°C的額外輸出漂移，導致最終的總漂移為0.125 ppm/°C。雙通道放大器AD8672的溫漂略有增加，原因是封裝的散熱條件不同以及功耗更大。如果需要進行額外的增益調(diào)整，建議使用低溫漂金屬箔電阻。最后但很重要的一點是，系統(tǒng)的精度不可能高于其基準電壓的精度?，F(xiàn)已出現(xiàn)內(nèi)置烘箱的基準電壓源，它可以保持溫度穩(wěn)定，從而消除溫漂。當系統(tǒng)的終極目標是最高性能時，應當考慮使用這種基準電壓源。圖5顯示了AD5791整個輸出級的電路圖。

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　　圖5. AD5791及所需的放大器

　　雖然本文重點討論MRI系統(tǒng)中用于實現(xiàn)梯度控制的高分辨率輸出級，但該環(huán)路中的ADC信號鏈對于滿足整體性能要求也同樣重要。ADI公司提供一系列兼具高性能與高輸出數(shù)據(jù)速率的24位Σ-Δ型轉(zhuǎn)換器。AD5791的配套芯片是AD776x系列，其輸出數(shù)據(jù)速率范圍是312kSPS至2.5MSPS，動態(tài)性能接近120 dB，與DAC輸出相輔相成。

　　總結(jié)

　　降低電源電壓、功耗、縮小封裝尺寸是芯片行業(yè)的大勢所趨，這主要受消費電子的市場需求推動，便攜式和電池供電系統(tǒng)都要求小尺寸和低功耗。這一趨勢與需求的增長相結(jié)合，迫使芯片制造商不得不考慮將資源投向何處。但如本文所述，也有例外。醫(yī)療保健、工業(yè)、軍事和航空航天應用仍然追求高性能和創(chuàng)新技術(shù)。